Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Details zum molekularen Postversand in der Zelle

03.11.2006
Forschungsverbund unter Beteiligung des MPI für molekulare Genetik gelingt neuer Einblick in die Synthese- und Sortiermaschinerie für spezielle Proteine

Wissenschaftlern des Berliner Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik, der LMU München und der Universität Heidelberg ist es gelungen, mit bislang unerreicht hoher Auflösung neue Details des komplexen biologischen Prozesses der Proteinsortierung in der Zelle darzustellen. Mit Hilfe von Kryo-Elektronenmikroskopie und Einzelpartikelanalyse konnten die Forscher erstmals im Detail sichtbar machen, wie Proteinketten beim Verlassen des Ribosoms von einem Signalerkennungsprotein erkannt werden. Dieser Vorgang läuft nach den Erkenntnissen der Wissenschaftler bei Bakterien und höheren Organismen nach dem gleichen Mechanismus ab [Nature, 29. Oktober 2006, Advance Online Publication].


Die Geburt eines neuen Proteins beobachtet mit Hilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie: Ein neues Protein schaut zunächst mit seiner Signalsequenz (grün) aus dem Austrittstunnel am Ribosom (blau) heraus. Sie wird vom Signalerkennungsprotein (SRP, rot) erkannt und gebunden. Die Bindung von SRP ist entscheidend für den weiteren Versand des neuen Proteins in der Zelle. Bild: Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik

Die Sortierung bestimmter Proteine in der Zelle und der Transport zu ihrem jeweiligen Bestimmungsort sind ein zentraler Schritt für die Funktion aller Organismen. Die Mehrzahl der Proteine wird bereits während ihrer Biosynthese ihrem späteren Einsatzort zugeordnet (kotranslationale Translokation). Dies geschieht mit Hilfe eines molekularen Komplexes, der aus einem Ribosom, also der Protein-Synthese-Maschine der Zelle, und einem Signalerkennungsprotein (engl. signal recognition particle, SRP) besteht.

Das Schlüsselelement für die Proteinsortierung ist jedoch eine Signalsequenz, welche sich am Anfang - Wissenschaftler sprechen vom N-terminalen Ende - des vom Ribosom gebildeten Proteins befindet und quasi als "Postleitzahl" in der Zelle fungiert. Das Signalerkennungsprotein (SRP) liest diese Sequenz, sobald sie am Anfang einer gerade neu gebildeten Proteinkette das Ribosom verlässt. Im nächsten Schritt bindet SRP an das Ribosom und leitet es unter Beteiligung weiterer Komponenten an das endoplasmatischen Reticulums (ER) weiter, wo die nächsten Schritte der Sortierung erfolgen.

Das Wissenschaftlerteam der LMU München, der Universität Heidelberg und des Berliner Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik, denen im Rahmen des Berliner UltraStrukturNetzwerk (USN) ein modernes Kryo-Elektronenmikroskop zur Verfügung steht, konnten nun in bislang unerreichter Qualität auf molekularer Ebene darstellen, wie die Signalsequenz durch SRP erkannt wird. Die Signalsequenz, die "Adresse" des Proteins, bindet an eine spezielle Bindungstasche des SRP, die sogenannte M-Domäne. Diese Bindung führt zu Umlagerungen / Strukturveränderungen im SRP selber, woduch die Überführung der Signalsequenz an den Translokon-Komplex eingeleitet werden (siehe auch MPG-Presseinformation.

Immerhin etwa 30% aller Proteine der höher entwickelten Lebewesen wie z.B. des Menschen werden mit diesem Mechanismus sortiert - vor allem sekretorische Proteine, beispielsweise Antikörper, und Membranproteine, die unter anderem als Empfängermoleküle für neuronale Botenstoffe oder andere Signalmoleküle dienen. Dieser Vorgang findet bei Bakterien und Säugetierzellen in vergleichbarer Weise statt. Seine Aufklärung ist ein wichtiger Baustein zum Verständnis, auf welche Weise sekretorische Proteine bzw. Membranproteinen nach ihrer Bildung in der Zelle weitergeleitet werden.

Hintergrundinformation:

Das Berliner UltraStrukturNetzwerk (USN)
Das UltraStrukturNetzwerk ist ein Projektverbund, der sich zum Ziel gesetzt hat, komplizierte "molekulare Maschinen" mit modernsten Methoden wie der Massenspektrometrie (MS) und der Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) zu untersuchen. Der Verbund wurde vom Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Kooperation mit der Charité initiiert und vernetzt inzwischen mehr als 15 Arbeitsgruppen in der Region Berlin-Brandenburg. Neben den drei Berliner Universitäten, also der Freien Unversität, der technischen Universität und der Humboldt-Universität, gehören dazu auch das Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin, Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP), die Universität Potsdam sowie das Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam.

Mit Unterstützung durch Europäische Fördermittel und der Berliner Senatsverwaltung für Wissenschaft, Forschung und Kultur (Gesamtvolumen: 8 Mio. Euro) wurde im UltraStrukturNetzwerk die technologische Infrastruktur für die Analyse von "molekularen Maschinen" geschaffen. Die Core-Facilities, darunter ein 300 kV Tecnai G2 Polara Kryo-Elektronenmikroskop, sind am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik lokalisiert. Die Lokalisierung der Signalsequenz im aktiven Ribosom bzw. den verschiedenen Ribosom-SRP-Komplexen gehört zu den ersten Forschungsergebnissen, die bereits in der Aufbauphase des USN erzielt werden konnten.

Originalveröffentlichung:

MarioHalic, Michael Blau, Thomas Becker, Thorsten Mielke, Martin R. Pool, Klemens Wild, Irmgard Sinning & Roland Beckmann

Following the signal sequence from ribosomal tunnel exit to signal recognition particle, Nature, 29. Oktober 2006, advanced online publication

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/

Weitere Berichte zu: Max-Planck-Institut Protein Ribosom SRP Signalsequenz UltraStrukturNetzwerk Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Enzyme besser nutzen: Neues Forschungsprojekt an der Jacobs University Bremen
19.09.2018 | Jacobs University Bremen gGmbH

nachricht Unordnung kann Batterien stabilisieren
18.09.2018 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Der Truck der Zukunft

Lastkraftwagen (Lkw) sind für den Gütertransport auch in den kommenden Jahrzehnten unverzichtbar. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Technischen Universität München (TUM) und ihre Partner haben ein Konzept für den Truck der Zukunft erarbeitet. Dazu zählen die europaweite Zulassung für Lang-Lkw, der Diesel-Hybrid-Antrieb und eine multifunktionale Fahrerkabine.

Laut der Prognose des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur wird der Lkw-Güterverkehr bis 2030 im Vergleich zu 2010 um 39 Prozent steigen....

Im Focus: Extrem klein und schnell: Laser zündet heißes Plasma

Feuert man Lichtpulse aus einer extrem starken Laseranlage auf Materialproben, reißt das elektrische Feld des Lichts die Elektronen von den Atomkernen ab. Für Sekundenbruchteile entsteht ein Plasma. Dabei koppeln die Elektronen mit dem Laserlicht und erreichen beinahe Lichtgeschwindigkeit. Beim Herausfliegen aus der Materialprobe ziehen sie die Atomrümpfe (Ionen) hinter sich her. Um diesen komplexen Beschleunigungsprozess experimentell untersuchen zu können, haben Forscher aus dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) eine neuartige Diagnostik für innovative laserbasierte Teilchenbeschleuniger entwickelt. Ihre Ergebnisse erscheinen jetzt in der Fachzeitschrift „Physical Review X“.

„Unser Ziel ist ein ultrakompakter Beschleuniger für die Ionentherapie, also die Krebsbestrahlung mit geladenen Teilchen“, so der Physiker Dr. Thomas Kluge vom...

Im Focus: Bio-Kunststoffe nach Maß

Zusammenarbeit zwischen Chemikern aus Konstanz und Pennsylvania (USA) – gefördert im Programm „Internationale Spitzenforschung“ der Baden-Württemberg-Stiftung

Chemie kann manchmal eine Frage der richtigen Größe sein. Ein Beispiel hierfür sind Bio-Kunststoffe und die pflanzlichen Fettsäuren, aus denen sie hergestellt...

Im Focus: Patented nanostructure for solar cells: Rough optics, smooth surface

Thin-film solar cells made of crystalline silicon are inexpensive and achieve efficiencies of a good 14 percent. However, they could do even better if their shiny surfaces reflected less light. A team led by Prof. Christiane Becker from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) has now patented a sophisticated new solution to this problem.

"It is not enough simply to bring more light into the cell," says Christiane Becker. Such surface structures can even ultimately reduce the efficiency by...

Im Focus: Mit Nano-Lenkraketen Keime töten

Wo Antibiotika versagen, könnten künftig Nano-Lenkraketen helfen, multiresistente Erreger (MRE) zu bekämpfen: Dieser Idee gehen derzeit Wissenschaftler der Universität Duisburg-Essen (UDE) und der Medizinischen Hochschule Hannover nach. Zusammen mit einem führenden US-Experten tüfteln sie an millionstel Millimeter kleinen Lenkraketen, die antimikrobielles Silber zielsicher transportieren, um MRE vor Ort zur Strecke zu bringen.

In deutschen Krankenhäusern führen die MRE jährlich zu tausenden, teils lebensgefährlichen Komplikationen. Denn wer sich zum Beispiel nach einer Implantation...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Event News

One of the world’s most prominent strategic forums for global health held in Berlin in October 2018

03.09.2018 | Event News

4th Intelligent Materials - European Symposium on Intelligent Materials

27.08.2018 | Event News

LaserForum 2018 deals with 3D production of components

17.08.2018 | Event News

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Fester Platz im Unternehmen - 36 Auszubildende und Studierende der Friedhelm Loh Group erhalten Zeugnisse

19.09.2018 | Unternehmensmeldung

Virtual Reality ohne Kopfschmerz oder Simulationsübelkeit

19.09.2018 | Informationstechnologie

Kaiserslauterer Architekten setzen Holzkuppel dank Software einfach wie Puzzle zusammen

19.09.2018 | Architektur Bauwesen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics